探测器列传：29.碎裂的彗星

摘要：咱们书接上文，伽利略号木星探测器绕着圈奔着木星去了。这一趟要借助地球和金星的好几次引力弹弓技术，所以整个旅程特别长。其实要是能早点到木星，就可以近距离观察一场前所未有的天文事件。

咱们书接上文，伽利略号木星探测器绕着圈奔着木星去了。这一趟要借助地球和金星的好几次引力弹弓技术，所以整个旅程特别长。其实要是能早点到木星，就可以近距离观察一场前所未有的天文事件。

这事儿就说来话长了。1973年，美国天文学家尤金·苏梅克和埃莉诺·海林发起了一个帕洛玛小行星和彗星巡天观测项目。说白了，就是对太阳系内的小行星和彗星进行一个地毯式搜索。

尤金·苏梅克

尤金·苏梅克本来是地质学家，一开始他为美国地质调查局工作，本来是让他寻找铀矿，铀矿经常会出现在火山口附近，于是尤金就开始研究古代的火山口。亚利桑那高原上有大片的古老火山口，尤金就去去研究这些大大小小的火山口了。

这些火山口群西边就是小科罗拉多河，河西往南走，有一个孤零零的火山口，似乎是不太合群。外观和一般的火山口也不太一样。想当年，美国地质调查局的吉尔伯特曾经得出一个结论，那就是这个坑并不是来自于直接的火山爆发，而是蒸气爆炸。所以这个坑很光溜，不像一般的火山口，因为有岩浆的溢流，周围都是疙疙瘩瘩的。

后来呢，这个坑就被采矿工程师出身的富豪巴林杰给买下来了，他认为这个坑是一个从天而降的陨石给砸出来的。但是这个结论并没有得到大家的普遍承认。不过呢，这块地和这个坑到现在依然是人家巴林杰家族的私人财产。

巴林杰陨石坑

主要是因为当时地质学和天文学八竿子打不着，地质学家们也不想再地球科学领域引入新事物，到了1930年左右，地质学家费尔柴尔德教授才在著名的科学杂志上发表文章，人为这个坑是陨石给砸出来的。这也是学术界正式开始接纳陨石坑的假说。但是依然缺乏一锤定音的证据。

到了1960年，尤金·苏梅克不是在研究亚利桑那高原上的一大堆火山口嘛。顺藤摸瓜就摸到了河西边这个特殊的大坑。他发现，这个大坑和内华达试验场的核爆炸造成的大坑很类似。

后来又有其他科学家在坑边发现了斯石英和柯石英晶体，这两种晶体的成分都是二氧化硅，但是原子排列不太一样，这两种晶体只有在强烈冲击之下才能形成，火山爆发是搞不定的。正式因为尤金他们的这些发现，最终一锤定音。这个大坑就是典型的陨石坑。

所以，这些看似不相关的研究，实际上是有内在联系的，尤金从最开始的找铀矿，变成研究火山口，然后有开始研究陨石坑。他的下一份工作，就是跟柯伊伯他们在一起，鼓捣月球表面的地图。还记得本系列一开头讲到的那些内容吗？大家可以回忆一下。反正一来二去，尤金就转向研究天体地质学。

尤金在给宇航员们上课

柯伊伯这帮人和NASA的关系很密切，所以尤金后来就参加了很多行星探测计划，比如我们以前讲到的勘测者计划。后来他还参与了阿波罗计划，负责对宇航员进行地质训练。否则宇航员哪里知道哪块石头应该采集，哪块是没用的呢？这必须提前训练。

他也曾经接受过宇航员的训练，但是后来发现他有爱迪生病，这是一种内分泌疾病，所以也就当不成宇航员了。最后还是哈里森·施密特成了第一个登上月球的地质学家。

再后来，尤金来到加州理工，开始研究那些可地球轨道有交叉的小天体，包括小行星和彗星，认真研究小天体撞击地球的可能性。所以，他研究的领域转向了天文学领域。在加州理工，他遇到了埃莉诺·海林。海林是位女性，她也是研究月球撞击坑的。说白了，当时在登月项目的带动之下，培养了一大批研究撞击坑的科学家。这些人都是圈子里的熟人。

埃莉诺·海林

海林研究撞击坑也有30多年了。她和尤金两个人一拍即合，开启了帕洛玛小行星和彗星巡天观测项目。主要就是利用帕洛马山天文台的观测设备，对近地小天体进行统计调查。说白了，就是用望远镜对着天空一寸一寸的拍照片，这是个枯燥乏味而又连续不断地工作。从1973年开始，一干就是几十年。

帕洛马山拥有当时口径最大的5米望远镜。你用五米望远镜来搞巡天，那简直是高射炮打蚊子，太大材小用了。所以这个巡天项目实际上是用一台口径46cm的折反望远镜进行的。在当时ccd摄像机还没发明。天文观测全都需要用专用的天文感光底片进行拍摄。所以这个工作相当繁重，它不可能自动化运行。

尤金的妻子卡罗琳，1951年和他结婚，两个人生了三个孩子。卡罗琳曾经在学校当老师，但是她看着这帮倒霉孩子就头大，她实在不适合这份工作。所以呢就辞了职回家相夫教子了。她本来是文科生，从来没有对自然科学产生兴趣，但是跟她老公后边耳濡目染，她也逐渐来了兴趣。兴趣是最好的导师，你想学，还怕没人教吗？从加州理工到亚利桑那，这方面的高手有的是。她开始跟着洛威尔天文台的一个研究人员正式学习天文学，从此算是走进了这个行业。后来，她开始帮助她老公一起分析观测数据，也算是夫妻搭档了。说实话，说起这两口子我就想起梁思成和林徽因。

苏梅克夫妇

有人奇怪啊，文科生转行学理工科，能行吗？所谓的文科，其实就是主要依赖归纳法，理工科呢，主要侧重演绎法。卡洛琳从事的工作主要还是采集和观测，需要理解的科学原理并没有多么高深，但是需要耐心。一直到1980年，卡洛琳51岁了，她才拿到了项目的正式编制。在1989年，卡洛琳也同时在北亚利桑那大学担任了天文学教授。

这个项目的预算并不多。主要不就是拍照片嘛，也就是工资钱和胶片钱。胶片费用，一年也就是8000美元。当时天文专用干板非常贵，他们也用不起。这种天文干板都是玻璃片，就是为了防止成像变形。不得已，他们只能用柯达4415胶片。这种胶片是4x5英寸的单张，不是胶卷。一次买一大包，里边有几十张。还得用特殊的支架，才能保证塑料片不变形。而且使用之前麻烦无比，保持恒温70华氏度。大约相当于20摄氏度左右，要放在恒温装置里处理6个钟头。要想提高这种胶片的灵敏度，还得用硝酸银溶液浸泡。

柯达4415胶片

不过呢，这种胶片对690纳米的光最为敏感恰好和氢元素的alpha谱线差不多。所以在天文学界使用也很广泛，主要还是因为便宜。每次拍摄，都要把胶片抽出来，然后装到感光板上，再装到望远镜上曝光8分钟。曝光完成之后，要把胶片装到另外的暗盒里面等着冲洗。然后换一张胶片开始下一张曝光。手法熟练的话，两张片子的拍摄间隔只要90秒。其实就跟查户口差不多。按着顺序一块一块一块的拍下来。两个小时以后再对同一个天区进行重复曝光，再拍一次。如果两张照片有差异比，比如说发现有个小黑点儿动了，那么就说明你发现了一颗行星或者是彗星。

这种夜间拍摄工作是非常繁重的，所以经常有几个人来回换班儿。大家毕竟还是要睡觉的。有一天，尤金发现一包备用的胶片被人不小心打开了，也就是是说这包胶片已经曝光。他们几个人拿了一张出来测试，发现画面全黑，什么图像也没有。准备新胶片也是个麻烦事，还得做预处理。折腾到夜里3点钟，他们终于换上了新胶片开始拍摄了。

他们一开始也还顺利，但是没多久天上就出现了云层，这下就没办法拍了。这时候卡洛琳发现云之间还是有空隙的，干脆冒险试试呗。但是，他老公尤金不同意，一年的胶片费用也就才8000美元。每一张都很珍贵，冒这种险不值得。

对了，前边不是还留下半包报废的胶片吗？一大摞胶片，上边的曝光了，下边的应该还好吧，估计下边的1/3还能用。索性废物利用嘛，这不就不怕白花钱了，对吧。

于是，这两口子说干就干，从昨天不小心曝光的胶片里边，从底下抽出几张给换上，对着没有云的地方继续拍摄，就这么拍了一晚上，拍摄好的胶片就拿去冲洗了。最后得到的就是负片，天文学拍出来的照片都是反的，白色是天空，小黑点是星星。

卡洛琳·苏梅克

到了3月25号白天，卡洛琳开始用一种叫做立体显微镜的仪器来观察前期拍摄的照片，把相隔两个小时拍摄的同一个天区拿出来比对。如果两张胶片一模一样，没有任何天体移动过，那么双眼是看不出立体感的。但是，如果有个小天体移动了，就会产生立体感，这个小黑点就漂起来了。你要是眼睛好，观察仔细，就能迅速发现移动的掉黑点。卡洛琳是公认的高手，她截止到2002年，一共发现32颗彗星，500多颗小行星。

就这么一直折腾到下午4点钟，她发现一个小黑点漂起来了。也就是发现了一个移动的小天体。一般来讲，要是一个小圆点，估计就是小行星。要是带这个大尾巴，那就彗星，可是这个小天体不一样，虽然有个大尾巴，但是慧头部分似乎是被压扁了。这到底是个啥？

卡洛琳马上叫尤金过来看，尤金也觉得这东西很奇怪。他们马上叫了同事列维过来一起看，还是列维眼睛比较好，他发现，这是一个被撕裂的彗星，现在这颗彗星已经变成了一串小颗粒，挤在一起，所以看起来像是个被拍扁的彗星。

当时天气不好，帕洛马山上空浓云密布，看来夜里无法观测了。尤金马上打电话给基特峰天文台的吉姆·斯科蒂，麻烦他用基特峰天文台的太空监视望远镜观测一下。太空监视望远镜口径1.8m，主管单位是亚利桑那大学的月球与行星实验室。用这个望远镜来进行观测，显然比尤金他们用的46cm施密特望远镜要强多了。

基特峰太空监视望远镜

斯科蒂用他的大望远镜真的找到了这颗破碎的彗星。于是这颗彗星就以发现者的名字来命名，也就是苏梅克-利维9号彗星。尤金和卡洛琳他们两口子共同的姓氏是苏梅克。从编号你也看得出，这是他们和列维合作发现的第9颗彗星了。

正因为这个彗星非常奇特，它已经被扯碎变成了一串太空项链。所以它特别引人关注，很快，天文学界就知道有这么回事儿了。大家根据后续的观测数据开始计算这颗彗星的轨道，大家觉得奇怪。这颗彗星居然不是绕着太阳转的，而是绕着木星旋转，而且偏心率已经达到了恐怖的0.98。

这个偏心率到底意味着什么呢？如果偏心率等于零，那么就说明这个轨道就是一个正圆。如果偏心率在0~1之间，那么就说明它是一个椭圆。如果偏心率大于1，就意味着这个轨道已经是一个不闭合的双曲线了。这个家伙的偏心率达到了0.98，也就是说它是一个非常非常非常扁的椭圆，近木点非常非常的低。低到一定程度，就等于撞上嘛，看来这颗彗星要完啊。

按照推算，苏梅克-列维9号彗星从1970年开始就已经从绕着太阳旋转变成了绕着木星旋，说白了就是它路过木星的时候被木星巨大的引力俘获。正因为它是被捕获的，所以它的轨道拉得非常扁。

又过了快两个月。苏梅克夫妇收到了一封来自哈佛-史密松天体物理中心小行星中心主管布莱恩·马斯登博士的邮件，告诉他们过几天有一个重大消息要宣布。就在1993年的5月22号，国际天文联合会第5800号公报宣布，苏梅克-利维9号所有的碎块，将有很大的可能性直接撞击木星，预计时间是1994年的7月16号。这件事成了当年最轰动性的新闻，天文学界几乎是调动了一切资源，准备观测这次撞击事件。

听到这个消息以后，这两口子的心情可以说是完全不一样。尤金做梦也没想到，他这个研究了一辈子撞击坑的天体地质学家，居然有机会亲眼观测到彗星撞击木星。这种事过1000年你也不一定能碰上一回。但是他妻子卡罗琳倒是有点儿沮丧，因为她自己好不容易发现的一颗彗星，没几天寿命了，眼看就快玩儿完了。

距离撞击还有一年多的时间。在这段时间里面天文学家们一直在追踪观测这颗彗星。大望远镜看的就是清楚。一开始发现这颗彗星分裂成了11块。后来又增加到了16~17块儿，最后达到21块儿，而且它们之间分离的间距越来越大。估计是这两个碎块实在太小，已经碎成了更小的粉末儿。另外呢还有些大块的继续分裂成更小的小块。一直到1994年的7月初撞击之前，总数仍然有20块。

在阳光照射之下，这些“项链珠子”产生了气体的喷发，呈现出模模糊糊的样子。但是因为观测到的水分不多，这家伙到底是一颗彗星还是一颗小行星，当时很难判断。

大家知道，彗星是一颗脏雪球，它含有大量的水分，所以在阳光照射之下，它喷发出来的那些气体应该是能看到水分子痕迹的。但是小行星就不一样了，这家伙是个石头球或者是一个尘土组成的灰球。它被阳光照射喷出来的都是尘埃，当然是看不到水分的。从后续观察的数据来看，苏利克利维9号应该还是一颗彗星，还有一部分水分，但是这些水分并不多，这就说明苏梅克利维9号这颗彗星的年龄已经相当大了，它所富含的那些水分已经蒸发的没多少了。

太空里的“珍珠链”

全世界各地的天文学家还在用最新的观测资料在计算苏维克利维9号彗星的撞击点。要知道这颗彗星不仅仅是受到木星的吸引，另一方面它也受到太阳引力的干扰，同时木星的那几颗大卫星对它们也有影响。所以这个轨道还并不是那么容易算。大家最关心的就是这颗彗星的撞击点。也就是到底撞在了木星的哪个部位？因为这涉及到如何观测？如果是撞到了木星背对地球的那一面，那么地球上就彻底没法观测了。

我国的紫金山天文台也参与了轨道的预测。最后大家基本上认定，撞击点是在木星的南纬44度左右。是在背向地球的一侧，但是差不多就在地平线上。从地球上可以观测到。撞击以后巨大爆炸产生的闪光，周围的几颗卫星也会被这次巨大的闪光所照亮。

爆炸掀起的云团有可能会超出地平线。让我们地球上也能看到一点点。在撞击几个小时以后，随着木星的自转，撞击点将会转到朝着我们的这一面，可以看到撞击留下的痕迹。尽管木星是个流体组成的球，但是撞击点依然会有烟尘，会把木星大气深层的物质给翻腾出来。这可是研究木星内部的千载良机。